Formelzeichen und Einheiten 1

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1 Inhaltsverzeichnis Mechanik I. Statik starrer Körper in der Ebene Formelzeichen und Einheiten 1 1. Grundlagen Die Kraft Das Kräftepaar Das Moment einer Einzelkraft Das Versatzmoment Die drei Grundoperationen der Statik Das Freimachen der Körper 5 2. Zusammensetzen, Zerlegen und Gleichgewicht von Kräften in der Ebene Das zentrale Kräftesystem Das allgemeine Kräftesystem Schwerpunkt Rechnerische Bestimmung des Schwerpunktes Zeichnerische Bestimmung des Schwerpunktes Beispiel zur Schwerpunktbestimmung Guldinsche Regeln Oberfläche eines Umdrehungskörpers Rauminhalt eines Umdrehungskörpers Reibung Gleitreibung Haftreibung Bestimmung der Reibzahlen Reibung auf der schiefen Ebene, Reibung an der Schraube 29 \ II. Dynamik Formelzeichen und Einheiten Bewegungslehre (Kinematik) Mechanische Arbeit und Leistung, Wirkungsgrad, Übersetzung Mechanische Arbeit Leistung Wirkungsgrad Übersetzung 37

2 VI Inhaltsverzeichnis 3. Dynamik der Verschiebebewegung (Translation) Dynamisches Grundgesetz Energie, Energieerhaltungssatz Wuchtssatz (Arbeitssatz) Impuls, Impulserhaltungssatz d'alembertscher Satz Dynamik der Drehung (Rotation) Dynamisches Grundgesetz der Drehung Trägheitsmoment, Trägheitsradius Bewegungsenergie bei Drehung Wuchtsatz Drehimpuls (Drall) Fliehkraft Gegenüberstellung der Gesetze für Drehung und Schiebung 59 Festigkeitslehre Formelzeichen und Einheiten 60 I. Allgemeines 1. Aufgaben der Festigkeitslehre Schnittverfahren Arbeitsplan zum Schnittverfahren Anwendungsbeispiel: Stirnradzahn» Anwendungsbeispiel: Schwingende Kurbelschleife Spannung Spannungsbegriff Spannungsarten Formänderung Hookesches Gesetz 66 II. Die einzelnen Beanspruchungsarten 1. Zug und Druck Spannung Elastische Formänderung Biegung Spannung Flächenmomente 2. Grades und Widerstandsmomente Rechnerische Bestimmung der Stützkräfte, Querkräfte und Biegemomente Zeichnerische Bestimmung der Stützkräfte, Querkräfte und Biegemomente Übungen zur Ermittlung des Biegemomentenverlaufs 86

3 Inhaltsverzeichnis VII 3. Abscheren Spannung Torsion Spannung Herleitung der Torsions-Hauptgleichung Formänderung Flächenpressung Flächenpressung ebener Flächen Flächenpressung gewölbter Flächen 97 III. Zusammengesetzte Beanspruchung 1. Gleichzeitiges Auftreten mehrerer Normalspannungen Zug und Biegung Druck und Biegung ; Gleichzeitiges Auftreten mehrerer Schubspannungen Torsion und Abscheren Gleichzeitiges Auftreten von Normal-und Schubspannungen Vergleichsspannung Die einzelnen Beanspruchungsfälle 104 Werkstoffkunde / I. Werkstoffeigenschaften II. Metallkundliche Grundlagen 1. Reine Metalle Metallgitter Verhalten des Metallgitters bei physikalischen Vorgängen Kristallisation Schmelzvorgang Anisotropie Kaltverformung Kaltverfestigung Rekristallisation Warmverformung Diffusion in Legierungen Legierungen aus zwei Stoffen Thermische Analyse, Zustandsschaubild Phasenregel nach Gibbs Legierungstypen Kristall-und Gefügestörungen und ihre Auswirkungen 122

4 VIII Inhaltsverzeichnis III. Eisen-Kohlenstoff-Diagramm und Wärmebehandlung 1. Eisen-Kohlenstoff-Diagramm Erstarrungsformen Gefügebestandteile Umwandlungsvorgänge Die Wirkungen von Beimengungen und Legierungsstoffen Die Wärmebehandlung der Stähle Glühen Härten und Vergüten Randschichthärten Aushärten 139 IV. Stahlsorten, Stahl- und Eisenwerkstoffe 1. Benennung von Eisen und Stahl Stähle nach Gruppen geordnet Allgemeine Baustähle Vergütungsstähle Stähle für Flamm- und Induktionshärtung Nitrierstähle Federstähle Einsatzstähle Automatenstähle Werkzeugstähle Eisen-Kohlenstoff-Gußwerkstoffe Übersicht und Begriffe Stahlguß Eisen-Kohlenstoff-Gußwerkstoffe...' Sonderguß 151 V. Prüfung metallischer Werkstoffe 1. Prüfung der Härte Härteprüfung nach Brinell Härteprüfung nach Vickers Härteprüfung nach Rockwell Vergleich der Härtewerte Der Zugversuch Zugproben Versuchsablauf Spannungs-Dehnungs-Diagramm Werkstoffkennwerte Der Kerbschlagbiegeversuch Versuchsablauf Auswertung 159

5 Inhaltsverzeichnis IX 4. Prüfung der Festigkeit bei höheren Temperaturen Standversuche, Zeitstandversuch Prüfung der Festigkeit bei schwingender Beanspruchung Ermittlung der Biegewechselfestigkeit Dauerfestigkeitsschaubild 161 Spanende Fertigungsverfahren I. Drehen 1. Bewegungen Zerspangeometrie Schnitt-und Spanungsgrößen Schneiden, Flächen und Winkel am Drehmeißel Werkzeugstellung und Wirkwinkel Winkel an der Hartmetallschneide Kräfte und Leistungen Wahl der Schnittgeschwindigkeit Einflüsse auf die Schnittgeschwindigkeit... : Berechnung der Prozeßzeit 174 II. Hobeln 1. Bewegungen Zerspangeometrie Kräfte und Leistungen Wahl der Schnittgeschwindigkeit Berechnung der Prozeßzeit 177 III. Räumen 1. Bewegungen Zerspangeometrie Schnittkraft Wahl der Schnittgeschwindigkeit, Berechnung der Prozeßzeit 181 IV. Fräsen 1. Bewegungen..! Zerspangeometrie 1^ Schnitt-und Spanungsgrößen Flächen und Winkel am Fräserzahn Wahl der Werkzeugwinkel 187

6 X Inhaltsverzeichnis 3. Kräfte und Leistungen Wahl der Schnittgeschwindigkeit Berechnung der Prozeßzeit 192 V. Bohren 1. Bewegungen Zerspangeometrie Kräfte und Leistungen Wahl der Schnittgeschwindigkeit Berechnung der Prozeßzeit 201 Maschinenelemente I. Normzahlen und Passungen 1. Allgemeines Normzahlen Gerundete Normzahlen ISO-Passungen Grundbegriffe Toleranzsystem Paßsysteme Passungsarten Maßtoleranzen Eintragung von Toleranzen in Zeichnungen Verwendungsbeispiele für Passungen 207 II. Schraubenverbindungen 1. Allgemeines Gewinde Gewindearten Gewindeabmessungen Schrauben und Muttern Schraubenarten Mutterarten Ausführung und Werkstoffe Schraubensicherungen Kraftschlüssige Sicherungen Formschlüssige Sicherungen Scheiben Berechnung der Befestigungsschrauben Verspannungsschaubild Herleitung der Kräfte-und Formänderungsgleichungen Berechnung der Nachgiebigkeiten und des Kraftverhältnisses 216

7 Inhaltsverzeichnis XI 6.4. Krafteinleitungsfaktoren Zusammenstellung der Berechnungsformeln ~ Berechnungsbeispiel einer Flanschverschraubung Berechnung bei Aufnahme einer Querkraft Berechnungsbeispiel einer Tellerradverbindung 232 III. Bolzen-, Stiftverbindungen und Sicherungselemente 1. Allgemeines Bolzen Formen und Verwendung Berechnung der Bolzenverbindung Stifte Kegelstifte Zylinderstifte Kerbstifte, Kerbnägel Spannstifte Bolzensicherungen Gestaltung der Bolzen-und Stiftverbindungen 238 IV. Federn 1. Allgemeines Federkennlinien, Federarbeit Federwerkstoffe Drehbeanspruchte Metall-Federn Drehstabfedern Schraubenfedern 240 V. Achsen, Wellen und Zapfen 1. Allgemeines Werkstoffe, Normen Berechnung der Achsen Berechnung der Wellen Torsionsbeanspruchte Wellen Torsions-und biegebeanspruchte Wellen Lange Wellen Auszuführende Achsen- und Wellendurchmesser Berechnung der Zapfen Achszapfen Wellenzapfen Gestaltung Allgemeine Richtlinien Die wichtigsten DIN-Normen zum Konstruktionsentwurf einer Getriebewelle Sonderausführungen 254

8 Xll Inhaltsverzeichnis VI. Nabenverbindungen 1. Übersicht Zylindrische Preßverbände Begriffe an Preßverbänden Zusammenstellung der Berechnungsformeln Berechnungsbeispiel Keglige Preßverbände Begriffe am Kegel Zusammenstellung der Berechnungsformeln Berechnungsbeispiel Klemmsitzverbindungen Paßfederverbindungen 273 VII. Kupplungen 1. Allgemeines Feste Kupplungen Scheibenkupplung Schalenkupplung Bewegliche, unelastische Kupplungen Elastische Kupplungen Anwendung Elastische Stahlbandkupplung Elastische Bolzenkupplung Hochelastische Kupplungen Schaltkupplungen Mechanisch betätigte Schaltkupplung Elektrisch betätigte Schaltkupplungen Hydraulisch und pneumatisch betätigte Schaltkupplungen 281 VIII. Wälzlager 1. Allgemeines Wälzlager Eigenschaften und Verwendung Bauformen Baumaße, Kurzzeichen Berechnung umlaufender Wälzlager Berechnung stillstehender oder langsam umlaufender Wälzlager Gestaltung der Lagerstellen Schmierung der Wälzlager Lagerdichtungen Einbaubeispiele Berechnungsbeispiele 290

9 Inhaltsverzeichnis XIII Steuerungstechnik I. Grundbegriffe der Steuerungstechnik 1. Definitionen, Bezeichnungen Steuerungsarten Führungssteuerung und Haltegliedsteuerung Programmsteuerungen Gegenüberstellung von Steuerungsarten Graphische Darstellung von Steuerungsabläufen Bewegungsdiagramme Funktionsdiagramme 300 II. Grundelemente logischer Schaltungen i 1. NICHT UND-NAND ODER-NOR Exclusiv-ODER NOR und NAND universelle Logikbausteine Lehrbeispiele 314 III. Schaltalgebra 1. Grundregeln der Schaltalgebra Inversionsgesetze Distributives Gesetz Karnaugh-Diagramme Karnaugh-Diagramm für zwei Variable Karnaugh-Diagramm für drei Variable Karnaugh-Diagramm für vier Variable Karnaugh-Diagramm für fünf Variable Der Speicher als Element der Schaltalgebra Statische Speicher Speicherlement aus NOR-Elementen Zählspeicher Logikplan von Zählspeichern Aufbau eines Dualzählers Umsetzung des Dualzählers in das Dezimalsystem 347

10 XIV Inhaltsverzeichnis IV. Technische Ausführung von digitalen Steuerelementen 1. Elektromechanische Bauteile Elektromechanische NICHT-Stufe Elektromechanische ODER-NOR-Stufe Elektromechanische UND-NAND-Stufe Elektromechanisches Exclusiv-ODER-Element Elektromechanischer Speicher Elektromechanischer Zeitschalter Elektromechanische Verzögerungsschaltung Elektromechanischer Impulswandler Impulserzeuger Elektronische Bauteile Der Transistor als Schalter Elektronische NICHT-Stufe Elektronische ODER-NOR-Stüfe Elektronische UND-NAND-Stufe Elektronischer Speicher Elektronischer Zählspeicher Elektronisches Zeitrelais Elektronischer Taktgeber Integrierte Schaltungen Fluidik-Elemente Fluidik-ODER-NOR-Stufe Fluidik-UND-NAND-Stufe Fluidik-Speicherelement Schaltlogik mit Hilfe des Pneumistors OD ER-Stufe UND-Stufe Speicherelement Steuerschaltungen mit Fluidik-Elementen Pneumatische Elemente..! Pneumatische NICHT-Stufe Pneumatische ODER-NOR-Stufe Pneumatische UND-NAND-Stufe Pneumatische Speicherschaltungen Pneumatische Zählspeicher 379 Sachwortverzeichnis 380